Отопительные печи длительного горения

Чертежи, размеры и расчёт

Сделать своими руками небольшую печь для обогрева гаража или другого пространства можно с помощью подручных материалов.

Эскизный план и чертёж небольшой металлической печи-буржуйки легко создать самостоятельно

Обязательным этапом является создание чертежа или схемы будущей конструкции. Для этого нужно определить форму и размеры корпуса, вариант расположения камер. После этого проводится расчёт мощности, достаточной для обогрева помещения. Параметры определяют следующим образом:

• предположим, что для отопления помещения при самой низкой наружной температуре требуется 10 кВт тепла. Определяем необходимую мощность печи в режиме обычного горения. Известно, что в режиме газогенерации мощность печи составляет 10—30% от той, которая развивается в режиме пламенного горения. Следовательно, для получения 10 кВт с газогенерацией агрегат при горении с пламенем должен развивать мощность W = 10 / 0.3 = 33.3 кВт (принимаем 30-процентное соотношение мощности);
• выбираем наименее энергоёмкое топливо. Например, оптимален сухой бук;
• рассчитываем объём топливной закладки, которая сможет обеспечить требуемую мощность. Порция дров сгорает в режиме пламени примерно за 4500 с. Следовательно, за это время она должна дать следующее количество тепла: Q = 33,3*1000*4500 = 149,85 МДж. Рассчитаем необходимую массу топлива, учитывая, что полностью оно сгорает только на 80%, а КПД самодельной печи равен примерно 50%: М = 149,85 / (15,5*0,8*0,5) = 24,17 кг. Зная, что плотность сухого бука составляет 620 кг/м3, переведём полученное значение массы в объём: V = 24,17 / 620 = 0,039 м3 = 39 л;
• рассчитываем объём топки. Коэффициент загрузки топки в среднем составляет 0,63. Она должна иметь объем: Vт = 39/0,63 = 61,9 л.

Сделать чертёж или технический рисунок изделия можно самостоятельно, учитывая форму и особенности печи. За основу берётся готовое изображение подходящего агрегата.

Инструменты и материалы

Список необходимых расходных материалов и рабочих инструментов:

• листовая сталь марки Ст20 толщиной 3–4 мм;
• стальной равнополочный уголок 4х50 мм;
• труба диаметром 50–60 мм;
• стальная арматура с сечением 8 мм;
• стальные трубы диаметром 110 или 120 мм для дымохода;
• кирпичи в количестве 15 штук;
• электросварочный аппарат и несколько упаковок электродов;
• дрель и свёрла по металлу, болгарка с кругами на 230 мм;
• строительный уровень, рулетка, карандаш, молоток.

Расходные материалы выбирайте качественные и надёжные. От этого зависит не только работа пиролизной печи, но и безопасность окружающего пространства в процессе отопления.

Подготовка и выбор места установки

Сборка конструкции осуществляется непосредственно в помещении, где будет установлена печь. Раскрой листа на заготовки лучше всего заказать у специалистов в магазине. Это обеспечит хорошее качество основы для изделия.

Пространство вокруг любой печи должно быть безопасным и жароустойчивым, а полы — ровными

Место для установки агрегата нужно подготовить.

• на полу выкладывают основание из кирпичей или иного негорючего материала;
• площадь основы должна быть больше, чем габариты печи;
• устанавливают агрегат на расстоянии не менее 80 см от ближайших стен;
• пол в радиусе 1,2 м перед обогревательным устройством должен иметь несгораемое покрытие (лист железа 1,5 мм толщиной).

Конструкция и варианты исполнения

Печь изготавливается из прочного и теплоемкого материала. Это может быть чугун, толстостенная конструкционная сталь или кирпич.

Печи длительного горения спроектированы так, чтобы иметь возможность настраивать подачу воздуха и обеспечить оптимальные условия для поддержания тления. Для этого топочная камера делается объемной, рассчитанной на большую закладку. Заслонка для подачи воздуха располагается со стороны дверцы. Поверх основного отделения топочной располагается камера зажигания газа, из которой уже непосредственно выходит труба дымохода. Камеры разделены листом металла, и окно между ними формируется недалеко от входной заслонки.

Большая часть объема топки располагается за пределами оптимального маршрута следования воздуха от входной заслонки к дымоходу.

Входная заслонка сплошная, способна полностью перекрыть подачу воздуха, в то время как заслонка на дымоход обязательно имеет вырез размером в четверти сечения, не допуская полного перекрытия.

Вокруг топки формируются конвекционные каналы, чаще круглого сечения. Они способствуют активной конвекции воздуха для забора тепла от печки и обогрева помещения. Часто эти каналы используются для подключения воздуховодов для непосредственного обогрева соседних помещений.

Схема устройства печи типа Булерьян

Самыми распространенными моделями печи длительного горения для обогрева частного дома являются:

• Канадский Булерьян (Отечественный аналог — Бренеран).
• Печи с варочной панелью («Профессор Бутаков»).
• Котлы отопительные с камерой длительного горения.

Булерьяны привлекают внимание своей округлой формой и наличием ярко выраженных конвекционных труб. Предназначаются они для быстрого прогрева любого типа помещений, в которых есть дымоход

Конструкция предельно проста. В основе металлический цилиндр, разделенный горизонтальной перегородкой на две камеры, основную нижнюю для закладки дров и меньшую верхнюю для сжигания газа. По бокам дугами приварены трубы, обеспечивающие быстрый прогрев воздуха за счет усиления конвекции.

Печи с варочной панелью, а также декорированные печи для установки в жилых помещениях имеют более привычный прямоугольный или ромбовидный вид. Конструктивно никаких отличий нет. Возможно включение колосника в топочную камеру. Часто вывод дымохода выполняется вертикально без организации отдельного конденсат сборника. Конденсат стекает в верхнюю камеру и прогорает. Некоторые модели снабжаются прозрачными дверцами из закаленного стекла. Помимо эстетики это дает возможность гораздо проще настроить режим долгого горения, наблюдая за процессом в топке.

Котлы отопительные выделяются только наличием накопительного бака с водой, сформированного вокруг основной камеры, и камеры для сжигания газа. Сложность в исполнении таких котлов заключается в подборе оптимального режима работы, ведь при нагреве вода отбирает много тепла, что сбивает длительный режим горения. Фактически приходится настраивать каждый раз заслонки под различные температурные режимы.

Отличительные особенности

Работа любой из систем, основанных на длительном горении топлива происходит путем обеспечения сжигания пиролизных газов. Их выделение производится когда органическое топливо медленно сгорает.

Воздуховоды в подобных конструкциях имеют свои особенности, благодаря которым древесина тлеет и выделяет углеводороды в виде газа.

Принцип работы каминных печей состоит в следующем:

1. Пиролизные газы, которые образовались при медленном окислении топлива на основе органики, вступают в контакт с воздухом и далее поступают в камеру сгорания. В результате процесса выделяется значительное количество тепловой энергии.
2. Полученное тепло может быть использовано для передачи температуры теплоносителю или бойлеру с косвенным типом нагрева.

ВАЖНО!Важным преимуществом каминной печи можно считать минимальный уровень образования сажи при горении пиролизных соединений. Но стоит учесть, что при обустройстве такого прибора нужно правильно смонтировать дымоход

Он позволит качественно удалять отработанные газы, обеспечивая безопасность жильцов и эффективность функционирования печи

Но стоит учесть, что при обустройстве такого прибора нужно правильно смонтировать дымоход. Он позволит качественно удалять отработанные газы, обеспечивая безопасность жильцов и эффективность функционирования печи.

Принцип работы

В основе работы этих отопительных приборов лежит процесс тления или, говоря научным языком, газогенерации. Их топочная камера состоит из двух отсеков:

1. Для горения дров. Топливо нагревается и выжигается как бы на медленном огне, для обеспечения этого процесса в печь поставляется строго определенное количество кислорода, что позволяет контролировать скорость горения и выделения необходимых горючих газов.
2. Для выжигания газа. В этом отсеке пиролизный газ, выделившийся на первом этапе нагрева дров, сгорает под действием высоких температур.

Такая система двухступенчатого горения позволяет экономить топливо, а специальные конвекторы распространяют выделяемое тепло по помещению, в котором размещена дровяная отопительная печь.

Эти приборы отлично подойдут для обогрева помещений, где нет постоянной системы отопления, например, на даче или в загородном доме. Это связано с тем, что даже при длительном отсутствии тепла и прогрева печи, они обеспечат нагрев помещения за полчаса. На начальных этапах обогрева, когда в доме еще холодно, отопительный прибор работает в интенсивном режиме и дает максимум тепла, когда температура достигает заданных значений, она переходит в режим тления и поддержания имеющихся температурных условий.

Плюсы и минусы отопительного оборудования в основу которого заложен принцип пиролиза

Перед тем как устанавливать печь длительного горения, необходимо тщательно оценить все достоинства и недостатки этих устройств.

Достоинства:

• Экономичность и более высокое КПД по сравнению с обычными дровяными печами. В зависимости от конструкции печи и типа дров, КПД может составлять 75-85%.
• Компактные габариты и небольшой вес.
• Простота монтажа. Для установки подобной печи не требуется заливка бетонной «подушки».
• Снижение вредных выбросов, образующихся в результате обычного горения.
• Длительность горения – одна «закладка» может тлеть до 8-10 часов, непрерывно прогревая помещение.
• Эстетичный внешний вид и широкий модельный ряд.
• Большой ассортимент топлива. Помимо дров, данные устройства могут работать на пеллетах или угле.

Недостатки:

• Требовательность к соблюдению размеров. При неправильном устройстве дымохода сила тяги не будет достигать необходимого уровня.
• Постоянное образование конденсата в дымовой трубе, требующее регулярной чистки дымохода.
• Сложность в использовании. Регулировка подачи воздуха для достижения нужно интенсивности горения требует определенных навыков, при первом использовании добиться нужного результата будет довольно сложно.
• В процессе рабы печи необходимо постоянно следить за интенсивностью подачи воздуха в топку.
• Требовательность к качеству используемого топлива. При закладке непросушенных дров интенсивность горения будет меньше, а в дымоходе быстро образуется слой сажи.

Главные преимущества

Теплогенераторы верхнего горения имеют много достоинств. Основным из них является долгая работа на 1 закладке топлива. Для сравнения: в традиционный котел дрова приходится загружать каждые 3-4 часа.

Есть и другие преимущества.

Простота конструкции

В котлах этого типа отсутствуют сложные узлы. Данное обстоятельство дает следующие выгоды:

• надежность;
• низкую стоимость ремонта;
• возможность устранения неполадок собственными силами в домашних условиях.

Независимость от внешних источников

Модели, работающие без электричества, являются автономными. При наличии запаса топлива владелец с гарантией в 100% будет обеспечен теплом. Этим ТТ-котлы выгодно отличаются от газовых и электрических аналогов, которые при перебоях в централизованных сетях становятся недееспособными.

При наличии топлива владелец будет обеспечен теплом.

Благодаря автономности теплогенераторы данного класса могут работать в плохо освоенной местности, где энергетическая инфраструктура пока отсутствует.

Доступность и дешевизна топлива

Дрова, уголь, торф и иное подобное горючее обходятся дешевле газа и электричества. Некоторые владельцы деревообрабатывающих производств даже доплачивают за вывоз опилок и других отходов, используемых в качестве топлива.

Почти во всех негазифицированных районах как минимум 1 вид твердого горючего присутствует в избытке.

Материал изготовления

Отопители делают из стали или чугуна. Эти материалы обладают рядом достоинств:

• низкой стоимостью;
• прочностью;
• долговечностью;
• высокой теплопередачей;
• относительно низким коэффициентом температурного расширения.

Чугунные приборы превосходят стальные в следующем:

• сроке службы;
• коррозионной устойчивости.

Приборы обладают низкой стоимостью, прочностью, долговечностью.

Но проигрывают им в:

• цене;
• ремонтопригодности;
• весе;
• восприимчивости к перепадам температур (хрупкий чугун дает трещины).

Практичность

Выпускают котлы со вторым контуром, обеспечивающим снабжение горячей водой. Прибор работает на 2 системы — отопление и ГВС.

Нужно иметь в виду приоритет второго контура. Когда пользователь открывает кран смесителя, 3-ходовой клапан в котле отключает систему отопления и перенаправляет теплоноситель на подогрев воды. Если та расходуется часто и помногу, в доме будет холодно.

Высокий уровень КПД

Коэффициент полезного действия отопителей длительного горения достигает 85%. Для сравнения: у традиционных котлов этот показатель не превышает 75%.

КПД ТТ-котлов достигает 85%.

Высокий КПД дает тройной положительный эффект:

• снижаются затраты на обогрев дома;
• уменьшается количество сажи в выхлопе (реже нужно чистить агрегат и дымоход);
• нивелируется вред, наносимый экологии.

Широкий выбор

Категория продолжительно работающих теплогенераторов включает в себя множество моделей для разных условий и на любой кошелек. В каталогах представлены:

1. Дровяные и угольные котлы. Вторые рассчитаны на более высокие температуры.
2. Мощностью от 8 до 60 кВт. Отапливаемая площадь может достигать 600 кв. м.
3. Автономные энергонезависимые с механическим управлением и такой же автоматикой. Незаменимы в местности с частыми перебоями в электроснабжении.
4. С электронным управлением, дисплеем, выносными термодатчиками. Можно подключать погодозависимую автоматику, отправлять команды со смартфона, программировать прибор и с высокой точностью настраивать температуру теплоносителя.

В продаже представлены модели и российского, и зарубежного производства.